Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ДРТЦ дляЗАО / Лекция №15.doc
Скачиваний:
106
Добавлен:
15.02.2016
Размер:
354.82 Кб
Скачать

ЛЕКЦИЯ № 15

НЕЛИНЕЙНЫЕ РЕЗИСТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ И ИХ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Учебные вопросы

1. Нелинейная электрическая цепь. Основные понятия и определения.

2. Классификация нелинейных элементов и их характеристики.

3. Статические и дифференциальные параметры резистивных линейных элементов.

1. Нелинейная электрическая цепь. Основные понятия

В электротехнике, автоматике, электронике и радиотехнике широко применяются элементы электрических цепей, имеющие нелинейную зависимость между током и напряжением:

u = f(i) или i = f(u).

Нелинейным элементом называется элемент, параметр которого существенно зависит от приложенного напряжения или от проходящего по нему тока.

В зависимости от типа параметра различают нелинейные резистивные, индуктивные и емкостные элементы, которые имеют соответственно нелинейные сопротивления R(I) или R(U), нелинейные индуктивности L(I) или L(U), нелинейные емкости C(I) или C(U).

Нелинейные элементы описываются нелинейными уравнениями или соответствующими нелинейными вольтамперными i(u) (рис.15.1,а), вебер-амперными (i) (рис.29.1,б) и кулон-вольтными q(u) (рис.15.1,в) характеристиками.

Рис. 15.1

Электрическая цепь, которая содержит хотя бы один нелинейный элемент называется нелинейной.

В нелинейных цепях не соблюдается принцип наложения. Это свойство нелинейных цепей связано с природой характеристик нелинейных элементов, нарушающий пропорциональность между током и напряжением, поэтому не существует общего метода анализа нелинейных цепей. Это является причиной трудности их анализа.

Нелинейность электрических цепей почти всегда приводит к существенно новым явлениям, которые принципиально не могут возникнуть в линейных цепях.

Эти явления обусловливают следующие преобразовательные свойства нелинейных цепей, имеющие большое практическое значение в электротехнике и радиоэлектронике:

1) преобразование частотного состава (спектра) входного сигнала, т.е. при гармоническом входном сигнале выходной сигнал нелинейной цепи является негармоническим и может содержать высшие гармоники и постоянную составляющую;

2) изменение формы входного сигнала, приводящее к изменению его спектра и наоборот;

3) выпрямление переменного напряжения (тока), осуществляемое с помощью нелинейных элементов с односторонней проводимостью;

4) автоколебания, т.е. незатухающие колебания, частота и амплитуда которых не зависит от входного сигнала, а зависит от параметров нелинейной цепи;

5) релейный или триггерный эффект – скачкообразное изменение выходной величины при плавном изменении входной.

Если оценивать строго, то все электрические цепи нелинейны, поскольку характеристики всех реальных элементов в той или иной степени нелинейны. В одних случаях нелинейность характеристик невелика и при построении упрощенной модели ею можно пренебречь, в других нелинейностью характеристик реальных элементов пренебречь нельзя.

Нелинейность характеристик реальных элементов обычно считается несущественной, если ее наличие не является принципиальным для функционирования устройства, а ее влияние приводит лишь к появлению некоторых второстепенных эффектов, которыми в рамках решаемой задачи можно пренебречь.

На практике нелинейностью характеристик реального элемента, как правило, можно пренебречь, если характеристика элемента практически линейна в рабочем диапазоне токов и напряжений, а функционирование устройства не построено на использовании нелинейности соответствующей характеристики.

Рассмотрим основные особенности и методы расчета цепей, содержащих нелинейные резистивные элементы (нелинейные резисторы, транзисторы, диоды и т.д.), наиболее часто применяемые в электропреобразовательной технике и электронике.

Нелинейные емкостные элементы применяются чаще всего в радиоэлектронике и в настоящем курсе не рассматриваются. Нелинейные индуктивные элементы будут рассмотрены в Разделе 3 настоящей дисциплины.

Соседние файлы в папке ДРТЦ дляЗАО